Gewichtloosheid in ruimte vereenvoudigt 3D-printen van organen

Het Amerikaanse bedrijf Techshot wil in mei een 3D-printer naar het International Space Station (ISS) sturen om hartweefsel te printen. Het bedrijf hoopt hiermee het wereldwijde tekort aan donororganen te kunnen tegengaan. Het bedrijf is niet de eerste partij die hiermee experimenteert: het Russische 3D Bioprinting Solutions maakte eind vorig jaar bekend dierlijk weefsel te hebben geprint in het ISS.

Al jaren hebben hartpatiënten te kampen met een wereldwijd tekort aan donorharten. Door het tekort ontvangen veel patiënten niet tijdig een donororgaan, waardoor jaarlijks naar schatting enkele duizenden patiënten sterven. Verschillende bedrijven werken al langere tijd aan 3D-printers die in staat zijn menselijk weefsel en zelfs menselijke organen te printen om dit tekort op te lossen. 

Organen bezwijken onder eigen gewicht

Het 3D-printen van weefsel en organen is in de praktijk complex en uitdagend. Zo blijkt het zeer moeilijk in een laboratorium een orgaan zoals een hart of long te printen; de organen hebben de neiging tijdens het printen onder hun eigen gewicht te bezwijken. 

Techshot hoopt dit probleem aan te pakken door organen in de ruimte te printen. Doordat de ruimte geen zwaartekracht kent heeft deze kracht geen invloed meer op het printproces, wat voorkomt dat organen onder hun eigen gewicht bezwijken. “Ons uiteindelijke doel is het leveren van een oplossing voor het orgaantekort, waardoor alleen al in de Verenigde Staten gemiddeld 20 mensen per dag sterven terwijl zij op een orgaantransplantatie wachten”, legt Rich Boling, vice president van TechShot, uit aan de BBC. 

BioFabrication Facility

De 3D-printer die Techshot heeft ontwikkeld wordt een ‘BioFabrication Facility’ (BFF) genoemd. Dit apparaat heeft de omvang van grofweg een magnetron en maakt gebruik van 3D-printtechnieken om met behulp van stamcellen van patiënten hartweefsel te printen. Dit hartweefsel kan vervolgens worden gebruikt om het hart van de patiënt te ‘repareren’. 

Naar verwachting wordt de BFF via SpaceX missie CRS-18 naar het ISS gevlogen. Deze missie staat voor mei 2019 op de planning. In het eerste jaar op het ISS worden met BFF vooral experimenten uitgevoerd om de werking van de printer in de ruimte te testen. Na deze initiële testfase gaat Techshot zich richten op het printen van hartweefsel. “Zodra onze testprotocollen zijn afgerond, zullen we het programma toegankelijk maken voor externe onderzoekers die ons apparaat willen gebruiken”, aldus Boling. 

Na enige tijd wordt de BFF terug naar de aarde gevlogen, waar aanpassingen kunnen worden gedaan om de werking van de printer te optimaliseren. Vervolgens wordt de aangepaste printer weer teruggestuurd naar het ISS. 

‘Inzet van 3D-geprinte organen is nog ver weg’

Ondanks dat het bedrijf verwacht flinke stappen te zetten met het printen van menselijk weefsel en organen in de ruimte, is de inzet van dergelijke geprinte organen volgens Techshot nog ver weg. Het bedrijf voorziet dat het nog zeker tien jaar zal duren voordat geprinte organen wettelijk geaccepteerd worden.

De kosten van in de ruimte 3D-geprinte organen zullen naar verwachting hoog zijn. Zo kost een vlucht met de goedkoopste raket van SpaceX naar het ISS nog altijd bijna 60 miljoen dollar per vlucht. Desondanks verwacht Boling dat het 3D-printen van organen in de ruimte ook economisch haalbaar kan zijn. “Een orgaan geproduceerd in de ruimte van de eigen stamcellen van een patiënt zal geen anti-afstotingsmedicijnen vereisen. De kosten gedurende de volledige levensduur van een transplantatie is hierdoor naar verwachting lager voor patiënten die een orgaan ontvangen dat in de ruimte is gefabriceerd”, aldus Boling. 

Al eerder weefsel geprint in ISS

Techshot is overigens niet het enige bedrijf dat met een 3D-printer weefsel wil printen in het ISS. Het Russische bedrijf 3D Bioprinting Solutions, onderdeel van INVITRO, heeft dit zelfs al gedaan. Het bedrijf maakte in december 2018 bekend met zijn Organ.Aut bioprinter met succes een schildklier en kraakbeenweefsel van een muis te hebben geprint. De schildklier en het kraakbeenweefsel zijn inmiddels teruggevlogen naar de aarde en worden momenteel geanalyseerd. 

De 3D-printer van 3D Bioprinting Solutions had eigenlijk in oktober 2018 al naar het ISS gevlogen moeten worden. De Russische Soyuz raket waarin de printer werd vervoerd crashte echter door problemen bij het opstijgen, waarbij de printer verloren ging. Hierop heeft het bedrijf een nieuw exemplaar geproduceerd, dat op 3 december alsnog aankwam op het ISS. 

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: BBC
Bron: 3D Bioprinting Solutions
Bron foto: Pixabay / skeeze